基于隨機幾何的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)性能分析與節(jié)能研究.pdf

1、近些年來隨著移動數(shù)據(jù)流量的指數(shù)型增長，傳統(tǒng)的宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)小區(qū)結(jié)構(gòu)已無法滿足移動用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，未來的移動通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境將會是不規(guī)則的、多種類小區(qū)重疊覆蓋的多層異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)。然而，異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中小基站的大量引入也增加了通信網(wǎng)絡(luò)的能量消耗。面對復(fù)雜的多層異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，如何對其建模并對網(wǎng)絡(luò)性能進行分析、如何進行網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能以實現(xiàn)綠色通信，這是現(xiàn)在移動通信領(lǐng)域重要的研究課題之一。
　　本文針對異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能問題，分析了基站休眠技術(shù)的可行

2、性，總結(jié)了現(xiàn)有的宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)和異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的基站休眠方法。基于隨機幾何理論，對異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)進行建模，推導(dǎo)了網(wǎng)絡(luò)性能的數(shù)學(xué)表達式，并分別提出了基于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的微微基站休眠方法和基于系統(tǒng)中斷概率的宏基站休眠機制。本文主要的研究內(nèi)容如下：
　　（1）提出了一種基于用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的兩層異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)微微基站休眠方法。該方法將異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)建模為均勻泊松點過程，并根據(jù)微微基站覆蓋范圍內(nèi)的負載情況，決定基站的工作狀態(tài)。構(gòu)建了基站能耗模型，并對小區(qū)

3、內(nèi)用戶平均速率以及小區(qū)邊緣用戶性能進行分析，在考慮系統(tǒng)能耗最小的同時也要保證網(wǎng)絡(luò)性能要求。仿真表明，提出的方法在滿足系統(tǒng)的性能要求的同時，降低了網(wǎng)絡(luò)的能耗，提高了能量效率。
　?。?）采取了一種基于用戶數(shù)的基站休眠方法并對兩層異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)性能進行了分析。構(gòu)建了一個基于泊松點過程的網(wǎng)絡(luò)模型，推導(dǎo)了用戶與各層的基站建立通信的概率，給出了異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)平均容量的表達式，根據(jù)基站覆蓋范圍內(nèi)的實時用戶數(shù)決定基站是否休眠，并就基站部署密度和用戶

4、分布密度對網(wǎng)絡(luò)性能產(chǎn)生的影響進行了分析。仿真表明，基于用戶數(shù)的基站休眠方法使得系統(tǒng)的能效有了較大的提高。
　?。?）提出了一種基于系統(tǒng)中斷概率的三層異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)宏基站休眠機制。采用泊松點過程對三層異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)建模并推導(dǎo)了系統(tǒng)的中斷概率，在用戶發(fā)射功率和系統(tǒng)中斷概率的限制下，構(gòu)建了系統(tǒng)能耗優(yōu)化問題，獲得了網(wǎng)絡(luò)的最佳節(jié)能增益，并對兩層異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)和三層異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)節(jié)能增益進行比較。仿真表明，該基站休眠機制在保證中斷概率要求的前提